玻璃环氧复合材料中双微胶囊自修复性能的弯曲载荷响应机制研究

研究人员通过合成聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)壳包裹的环氧树脂与固化剂双微胶囊，采用油包水乳液溶剂蒸发技术，探究了5、10、15?wt%不同含量双微胶囊增强玻璃环氧层压板在弯曲载荷下的自修复性能。扫描电镜(SEM)显示微胶囊形态均匀，三点弯曲试验表明10?wt%组弯曲强度提升27%，修复效率达63%，为复合材料微裂纹修复提供了新策略。

　　

这项研究聚焦于玻璃纤维增强环氧树脂复合材料在弯曲载荷下的自修复行为。科研团队采用油包水乳液溶剂蒸发技术，成功制备了以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为外壳的环氧树脂与固化剂双微胶囊系统。通过扫描电子显微镜(SEM)对微胶囊的形貌特征、尺寸分布进行表征，证实其结构完整性。

采用手工铺层工艺制备了含5%、10%、15%三种质量分数的双微胶囊增强复合材料层压板。三点弯曲测试数据表明，10%微胶囊含量的试样展现出最优力学性能，弯曲强度较未增强组提升约27%。更令人振奋的是，所有含微胶囊的试样均表现出显著的自修复能力，修复效率分别为42%(5%)、63%(10%)和50%(15%)。

断裂面SEM分析揭示了多重增韧机制：微胶囊破裂释放修复剂实现原位聚合，裂纹路径发生明显偏转，基体表面形成粗糙断裂形貌。这些现象共同证实，双微胶囊系统不仅能有效修复损伤，还可通过物理阻碍作用抑制微裂纹扩展，为开发新一代智能复合材料提供了重要理论依据。